預(yù)留協(xié)議和消息

6.3.4预留协议和消息

    1.消息格式和类型

RSVP消息由一个公共头部和若干个对象构成。图6.15为头部格式。各字段的意义为：

·  Vers:RSVP版本号。

·  Flage：标志域，尚未定义。

图6.15    RSVP消息头部

·  RSVP校验和：为整个RSVP消息的校验和。

．发送TIL:消息发送时的IP层ITL值。

·  RSVP长度：包括公共头部和可变长度对象部分的总长度，单位为字节。

·  消息类型：定义了7个消息，其类型号消息名及其作用如表6.9所示。各消息的发送方向如图6.16所示。

表6.9      RSVP消息

图6.16   RSVP消息传送方向

所谓对象就是RSVP消息的参数。对象格式如图6.17所示。其中，类编号(ClassNum)就是消息参数类型；类型式(C-type）指示该RSVP消息使用的下层协议型式，目前定义两种型式：IPV4和IPV6，对应的C-type值分别为1和2。对于不同的下层协议型式，其对象内容编码也随之不同。

图6.17RSVP消息对象格式

RSVP共定义了15个对象参数，其中每个RSVP消息都必须包含的必备参数是“会话”(session)对象，它指示该消息是为哪个数据流进行资源预留的。会话对象由三个数据单元组成：数据流的目的地地址、协议标识和端口号。其中，目的地地址可为单播或多播1P地址；对于多播会话来说，由于不同会话其多播地址总是不相同的，因此可以不包含端口号，单播会话则必须包含端口号；对于音频和视频等实时媒体流来说，协议标识通常为UDP。其余对象参数及其含义将结合消息在下面予以说明。

      2.Path消息及其处理

Path消息包含以下参数信息：

．前一跳地址(Phop)：转发该Path消息的前一个具有RSVP能力的节点的IP地址。该地址随着Path消息的前传,由每个支持RSVP的路由器予以更新。

．发送方标识(SenderTemplate)：发送方的IP地址，还可包含其端口号。

．发送方业务流特性(SenderTspec)：即数据流的话务特性描述，包括峰值速率、最大数据报长度、漏桶参数等。

．通告信息(Adspec)：任选参数，在消息前传过程中由每个支持RSVP的路由器更新，用以向接收方通告路径端到端传送的固有特性，供接收方计算预留资源使用。如果发送方发出的Path消息中不含通告信息，则称为简单的“单程”(OnePass)预留模型；如果包含通告信息，则称为＂带通信告息的单程”(OPWA-OnePassWrthAdvertis­ing)预留模型。采用OPWA，预留资源量的计算更为精确，可以确保获得所需要的QoS。

每个支持RSVP的路由器收到Path消息后，首先检查消息的合法性。如果发现消息有错，则丢弃该消息，且向上游回送PathErr消息，以通告发送方采用适当的措施。

如果消息合法，路由器更新其存储的“路径状态＂，该状态的内容就是Path消息的4个参数。如果收到的是关于该发送方会话的第一个Path消息，则路由器创建路径状态。其中，参数Adspec收到后应交给本地业务星控制模块，经其计算后返回更新的Adspec，装入转发至下游的Path消息，并存入路径状态。状态中存储Phop参数的目的是供其后收到下游发来的Resv消息时，作为该消息的下一跳地址，这样确保Rsev消息和Path消息走同一路径。正因为如此，我们称Path消息的基本作用就是建立路径，这也是该消息的名字由来。

路由器收到Path消息后的另一操作是复位并重新启动状态清除定时器(cleanuptimer)，这是RSVP软状态机制的需要。该机制还要求发送方周期发送Path消息，以刷新状态。刷新周期应小于状态清除定时值（设为1/K)，这样，即使连续丢失K-1个Path消息也不会造成状态清除。为了防止因网络拥塞而丢失Path消息，建议配置时为RSVP消息保留一定量的最小网络带宽。

当路径状态发生变化或路由协议需要改变数据转发路径的转出端口时，路由器也可自行生成Path消息并向下游发送。

最后说明一下Adspec对象参数的内容和意义。该对象内容由两部分组成：缺省通用参数部分；确保服务或者负荷受控服务部分。

缺省通用参数部分包括以下参数：

· 最小路径时延：其值为路径中各段链路的传播时延之和。接收方从所要求的端到端时延指标中减去此值就得到端到端排队时延的上限。根据此上限值就可算得需预留的带宽。

· 路径带宽：其值为路径中各段链路带宽的最小值。接收方请求的预留带宽值不允许超过此值。

．全部中断比特：该比特指示路径中是否包含不支持RSVP的路由器。发送方发出Path消息时该比特复位。如果在途中遇到不支持RSVP的路由器，则RSVP将该比特置位。接收方发现该比特憤位，就知道Adspec值不准确，仅具参考意义。

．综合业务(IS)跳计数器：路径中每经过一个支持RSVP/IS功能的路由器，该计数器加1。

· 路径最大传输单元(PathMTU)：其值为路径中各段链路MTU的最小值。最大传输单元(MTU)的单位为字节。在综合业务Intern门中，为了确保所需的QoS，数据流分组在传送过程中不能分段。为此，接收方回送的Resv消息中Tspec参数中的最大传输单元(M)不能超过收到的Path消息中Adspec中的PathMTU。如果接收方收到多个发送方送来的Path消息，且对于这些发送方都需要预留资源，则应取所有PathMTU中的最小值作为M值。

Adspec中，确保服务部分和受控负荷服务部分二者只能取其一，未取到者表示该类服务不可用。在多播会话中，利用此特性可强制所有接收方选用相同类型的服务。目前RSVP尚不支持多播会话中的异质服务。这两类服务的Adspec参数也是供接收方计算预留资源使用，具体参数不再细述。

      3.Resv消息及其处理

Resv消息包含以下参数信息：

．预留方式指示：FF、SE或WF。

·  筛选说明(Filterspec）：用以标识对哪个或哪些发送方进行资源预留，其格式和Path消息中的发送方标识相同。此参数仅用于FF和SE预留方式。

·  数据流说明(F1owspec)：由Tspec和Rspec两项组成。Tspec指示业务流特性，和Path消息中的发送方业务流特性相同，只是M要由Adspec中的PathMTU代之。Rspec称为预留说明，主要内容就是接收方根据所要求的端到端时延指标和Adspec中的参数计算得到的预留带宽R。

．预留证实(ResvConf)：为任选参数，其值为接收方的IP地址。如果消息中包含此参数，在单播情况下，就是指不发送方在收到Resv消息后，向接收方回送预留证实消息，表示资源预留成功。在多播情况下，就是指示预留会聚点回送预留证实消息，它只表明从接收方直全该会聚点的资源预留已经成功，们是并不能保证从该会聚点至发送方的资沥预留定成功。

Resv消息沿若Path消息历经的路由逆向回传。每个路由器收到Resv消息后，将执行如下操作：

首先，将Flowspec传给业务植控制模块，以确定节点是否接纳此预留。如果不予接纳，则向接收方回送ResvErr消息，指示预留失败，该路山器中已有的预留资源保持不变。

如果准予接纳，则设定分组分类器配置参数，以便在数据传送时选出由筛选说明指定的数据分组。同时根据预留方式，指示对应的链路保留资源。对于租用线链路，只要设定分组调度器参数即可，对于具有QoS能力的链路，如ATM或LAN链路，则应与链路层协商确保其支持所需带宽。最后，向上游转发Resv消息C至此，我们说该路由器已建立了预留状态。

最后说明一点，Resv消息中的预留说明(Rspec)除了预留带宽R外，还有一个数据单元S，称为“松弛项＂，其单位为ms。它表示如果令程所有路由器都按请求保留带宽R，则所得的端到端时延将比要求的时延指标值小S亳秒，即指示QoS的富裕昂。它可使路由器预留资游有更大的灵活性，在某些情况下还可增加端到端资源预留成功的概率。

例如，如图6.18所示，对于某数据流，接收方根据Path消息中的Tspec和Adspec参数算得需预留带宽RI=2.5Mbit/s，此时松弛项SI=0。由此构成的Resv消息传至路由器RT3时，由千该路由器只有2Mbit/s的可用带宽，因此预留被拒绝，向接收方回送ResvErr消息。现将预留请求值增加为R2=3Mbit/s，此时松弛项SI>0。如图

图6.18S=0时预留请求失败

6..19所示，Resv消息到达路由器RT3后，由于时延特性尚有富余量，RT3有可能将预留值改为R2=2Mbit/s。如果经计算，增加的时延值di，则预留成功。此时，rt3向上游转发的resv消息中的rspec参数，置r2=2mbit>

图6.19    S>O时预留请求成功

      4.预留终结

虽然通信结束或参会者退出会话后预留资源可通过超时机制自动释放，但是为了避免资源无效占用，RSVP还定义了由终结消息显式释放预留的机制。计有两个终结消息：PathTear和ResvTear，它们可由端系统（发送方或接收方）发出，也可由路由器在状态超时时发出。一旦发出，终结消息将一跳接一跳往前传。PathTear消息由启动点发出后，沿下游方向传送至所有接收方，各路由器收到此消息后将删除其保留的路径状态和相关的预留状态。ResvTear消息由启动点发出后，沿上游方向向所有发送方传送，各路由器收到此消息后将删除其保存的预留状态。如果ResvTear消息传送至某路由器，经聚合后已不再影响聚合后的预留参数，则ResvTear消息将停止向上游传播。

6.3.5  H.323系统的资源预留

     1.一般机制

为了保证实时多媒体通信的质屋，H.323版本3给出了利用RSVP实现运输层资源预留的信令过程，它主要包括下述三个方面。

      (1)增强的RAS过程

当端点向网闸发出接纳请求时，应在ARQ消息中指明其是否具有资源预留能力。网闸根据端点信息和它所掌握的网络状态信息在下述三种选择中择一作出决定：

．允许端点自行进行H.323会话的资源预留。

．由网闸代表端点进行资源预留。

．不需要进行资源预留，尽力传送服务就足够了。

决策结果经ACF消息传给端点，端点据此建立呼叫。虽然通过网闸选路信令方式，媒体数据流路由也可经过网闸转接，但是实际上媒体信道一般都是在收发端点之间直接选路，并不通过网闸，这也是RSVP资源预留希望的最佳路由方式，因为它可以在呼叫路由全程实现资源预留。

如果端点指示其不能进行资源预留，而网闸决定资源预留必须由端点自行控制，此时网闸应向端点回送ARJ消息。

上述功能是通过H.225.0版本3RAS信令新设的传送QoS(trans­portQoS)字段完成的。

需要注意的是，ARQ消息中的带宽(bandwidth)字段指的是该呼叫所有信道所需的带宽，它和端点是否采用RSVP信令无关。在呼叫进行过程中此带宽需改变时，端点应通过BRQ消息向网闸报告，这也和是否使用RSVP无关。

      (2)增强的能力交换过程

为了执行RSVP过程，收发端点必须都具有RSVP支持功能。为此，在建立媒体信道之前，端点之间必须通过能力交换过程确认双方都具有此能力。H.245版本5在终端能力集(TerminalCapabilitySet)消息和打开逻辑信道(OpenLogicalChannel)消息中均定义了qOSCapa­叫ity数据单元。该数据单元的主要内容为：

·  qOSMode：指示终端是支持确保QoS服务还是负荷受控服务。

．其它RSVP参数：即端点的传送资源能力，如漏桶大小、允许峰值速率、最大分组长度等。

在终端能力集消息中，其它RSVP参数是该端点关于所有媒体流的聚合能力，并不是对于某一媒体流特定的能力，因此对于对端来说并无意义。在能力交换阶段有意义的只是qOSMode字段，端点必须对该字段置位，以向对方通告自己具有RSVP能力。如果发送端点没有从接收端点收到RSVP能力指示，就不能在建立逻辑信道时使用RSVP。

     (3)增强的逻辑信道控制过程

其基本要点是在逻辑信道打开过程中应包含Path和Resv消息过程，在逻辑信道关闭过程中应包含PathTear和ResvTear消息过程。

这里说明一点，RSVP的Path和Resv等消息和媒体数据流使用的是相同的IP地址／端口对，但是由于实时媒体流是封装在UDP消息之中的，而RSVP消息并非UDP消息，因此端点很容易对二者予以区别。

下面着重说明在采用RSVP协议时的逻辑信道控制过程。

     2.逻辑信道打开和资源预留建立过程

图6.20示出点到点情况下的RSVP逻辑信道建立的信令过程。其建立步骤为：

①发送端点(EPI)向接收端点(EP2)发送“打开逻辑信道”(OpenlogicalChannel)消息，在消息的qOSCapahility数据单元中标明该信道的RSVP参数以及EPl支持的综合业务类别。

图6.20单播RSVP逻辑信道打开的信令过程

②EP2创建RSVP会话，向EPI发送证实消息OpenlogicalChan-nelAck，消息中包含EP2为该逻辑信道选定的端口号。

EP2可以指示在RSVP预留过程完成后才开始接受媒体数据流。此时，EP2可将open1ogical Charmel Ack消息中的“流量控制为零”(flowcontral To Zero)字段置为“真”,EPl见此标志后将不会发送媒体数据流。

③EPl和EP2执行RSVP资源预留过程。

④EP2收到ResvConfirm消息后，获知预留成功，向EPl发送“流星控制命令”(flow Control Command)消息，消息中的最大比特率置为无限制。EPl收到此指示后即可开始发送媒体数据流。

如果RSVP预留失败而EP2决定尽力传送服务不可接受，则可发送“请求信道关闭”(request Charmel Close)消息，其关闭理由字段指明是RSVP失败。该消息还可包含QOSCapahility数据单元，用以告诉EPl目前路径实际可用的资源。EPI据此可以决定是否更换一个较低速率的编译码器和／或采用较低速率的数据格式，然后重新启动逻辑信道打开过程。

端点选择QoS确保还是负荷受控服务方式可由端点设备制造商自行决定，但是为了解决互操作性问题，规定所有H.323端点必须能支持负荷受控服务方式。

3.逻辑信道关闭和预留终结过程

对于发送方来说，在发送“关闭逻辑信道”(closeLogical Channel)消息之前，必须首先发送PathTear消息。对于接收方来说，在收到关闭逻辑信道消息后，应发送ResvTear消息。

4.多播逻辑信道的资源预留

图6.21给出多播RSVP逻辑信道打开的信令过程，图中只示出其中一个接收方。其步骤为：

图6.21   多播RSVP逻辑信道打开的信令过程

①EPl向EP2发送“打开逻辑信道“消息。尽管是多播情况，H.245逻辑信道打开过程仍是点到点的过程。只是接收者的端口号将由发送方在信道打开消息中指定，而不是像点到点情况下由接收方在打开证实消息中回送。

②EP2利用IGMP的“报告”(Report)消息加入多播组，和多播树相连。

③EP2向EPl回送打开证实消息，也可置“流量控制为零”字段为“真＂。但是由于该多播通信还有其它接收方，为了不中断至其它接收方的通信，EPl可以决定不中断在已打开信道上的数据流传送。也就是说，在多播情况下，EP2可能在RSVP预留完成前收到一些尽力传送的数据。

④执行RSVP预留过程，逻辑信道关闭过程和点到点情况相同，只是En在发送ResvTear消息后还需发送IGMP的“离开”(Leave)消息，以脱离多播组。

5.RSVP消息交换

发送方通过发送PATH消息来启动资源预留过程，接收方在计算出所需资源后，通过RESV消息来回送预留请求。沿途的路由器根据这些消息预留相应的资源。

6.流量控制

在RSVP过程中，FlowControl参数用于抑制或释放媒体数据流，以适应网络条件和预留的资源
 

最后需要说明一点，H.323建议要求所有RSVP的Resv消息都使用FF预留方式。这点对于点到点呼叫来说自然是不言而喻的。对于多播呼叫来说，建议认为WF和SE的共享预留机制对于同时只可能有一个发送方发送数据的多播应用是合适的，但是在分布式多点H.323呼叫中，没有机制能够限制同时只有一个信源发送数据，而在集中式多点H.323呼叫中，MCU是唯一的多播信源，也就不存在预留共享的问题。